DDF發(fā)動機未來

1、DDF發(fā)動機的現(xiàn)狀與未來天然氣將成為汽車的重要能源3全世界天然氣汽車增長態(tài)勢柴油卡車改用天然氣5 科學家預測：重型商務車中最終將有75%左右的車輛燃用天然氣，而燃用柴油的車輛大約只有25%。 天然氣汽車中包括CNG汽車、L-CNG汽車、LNG汽車。當然還有一部分是DDF汽車。DF發(fā)動機是時代的要求DDF發(fā)動機是時代的新要求隨著能源形勢的發(fā)展，人們對內燃機的要求也在發(fā)生變化?，F(xiàn)在，人們不僅需要天然氣發(fā)動機，而且需要雙燃料發(fā)動機。所謂雙燃料發(fā)動機是指可以燃燒兩種不同燃料的發(fā)動機。例如：柴油-天然氣，柴油-甲醇，汽油-天然氣。雙燃料發(fā)動機有兩種基本形式： （1）dual-fuel engine（DF

2、 engine,DDF）兩種燃料混合燃燒，或者叫做摻燒。 （2）bi-fuel engine 兩種燃料分別單獨燃燒，例如：某些出租車，即可以燃燒汽油，又可以燃燒天然氣。具有代表性的是日本JFE工程公司。該公司對大型在用柴油發(fā)電機組進行DDF化改造，目前已經成為一項專門技術。到目前為止，已經接受了9項業(yè)務，時間長的的已經穩(wěn)定運行了20,000小時?？煽啃詢?yōu)良?，F(xiàn)在，DDF發(fā)動機技術不僅用于在用柴油機改造，而且用于新的DDF發(fā)動機制造。應用DDF技術新生產56MW的DDF發(fā)動機，作為商品供應給客戶。DDF發(fā)動機的8個數(shù)字 0柴油機零改動； 1和原來的柴油機性能一樣； 2兩種模態(tài)工作； 3降低燃料費

3、用三成； 44個小時改造完成； 55個工作日教會 66個月保修； 77個月內收回改裝成本。DF發(fā)動機的技術現(xiàn)狀12 最大替代率（100%柴油）燃燒發(fā)動機轉速 （r/min）100%柴油燃燒溫度測量噴嘴頭部最高溫度：30013解決噴嘴頭部溫度過高柴油燃燒率 （%） 標準 加銅套14DDF發(fā)動機噴油嘴內熱對偶15T噴嘴頭和IMEP與假定的加載過程圖1 混雙燃料發(fā)動機工作原理?氣缸內壓力、壓力升高率與爆震之間的關系。決定爆震的最主要因素是噴油提前角度。-18-DDF發(fā)動機的基本循環(huán) IntakeCompressionCombustion燃氣進入先導噴射優(yōu)點 :在需要的情況下，DDF發(fā)動機可以燃燒柴油

4、在100%的負荷下工作。燃燃 氣氣 : 95%: 95%燃燃 油油 : 5%: 5% -19-DDF發(fā)動機特點DDF發(fā)動機的突出優(yōu)點 1、降低營運成本 主要燃料：天然氣 2、環(huán)保效果 大幅降低COX，SOX和CO2排放量; 3、穩(wěn)定運行 先導噴射系統(tǒng) 可運營天然氣或柴油的任任何一種燃料。 4、出色的可靠性 主要成分：柴油發(fā)動機 5、清潔燃燒和減少維護成本 6、現(xiàn)有資產的有效利用 發(fā)的設備投入清華的世界上的一種新動向，特別是亞洲地區(qū)的東南亞、印度等國家和地區(qū)，對于家用發(fā)電機組等，為了降低發(fā)電成本希望采用價格比較便宜的天然氣替代柴油或重油。因此，在發(fā)電設備中出現(xiàn)了一種發(fā)電設備天然氣化的去趨勢。22

5、DDF的三大難題 在高負荷工況下，因為放熱過多，DDF發(fā)動機會產生一些問題。 DDF常見的的三大難題： 1）噴油嘴頭部溫度 2）預點火 3）爆震23噴油嘴頭部溫度過高 柴油機噴油嘴：燃油冷卻作用； DDF噴油嘴：小噴油量 噴油嘴頂端溫度高，增加了積碳形成率 可能導致重大變化和耐久性問題 噴射器前端的溫度取決于三種熱流量： . 1）燃氣向噴嘴 . 2）噴嘴向柴油 . 3）噴嘴頭部向冷卻液 噴嘴堵死，DDF發(fā)動機啟動困難24安裝三個LNG氣瓶25柴油機柴油機-DDF-DDF-天然氣發(fā)動機的比較天然氣發(fā)動機的比較項目DDF天然氣發(fā)動機發(fā)動機結構和柴油機主體結構完全一樣和柴油機的工作原理不同，壓縮比不

6、同，結構參數(shù)差異較大性能參數(shù)和柴油機一樣，有時比柴油機稍好一些精心調整，可以比柴油機更好一些汽車活動范圍原則上沒有限制只能在天然氣加氣站充分保證的范圍內活動經濟性保持柴油機的高壓縮比，高效率運行費用比較低相對來說，天然氣汽車最省錢改車難易程度原則上任何柴油機均可方便地改造成DDF發(fā)動機有些柴油機可以改造成天然氣發(fā)動機，有些柴油機則費時、費力、難以完成。26A12V190ZLA12V190ZL柴油機柴油機DDFDDF改裝方案改裝方案 我們已經基本上掌握了將大型柴油機發(fā)電系統(tǒng)改造成DDF發(fā)電機組的技術。 大型DDF發(fā)電機組的主要特點是： （1） 節(jié)約運行成本； （2） 柴油機結構不變，輸出功率不降

7、低； （3） 燃料靈活：雙燃料或柴油均可運行； （4） 操作安全、排放明顯降低； （5） 機組壽命更長，維護服務周期更長。 DDF大型發(fā)電機組照片發(fā)電機組燃料消耗及成本的比較博世公司的DDF系統(tǒng)博世公司的DDF客車博世公司的DDF客貨車DDF發(fā)動機特點 1、減營運成本 主要燃料：天然氣 2、環(huán)保 減少NOx，SOx和CO2排放量 3、穩(wěn)定運行 先導噴射系統(tǒng) 可運營天然氣或柴油的任一燃料 4、 出色的可靠性 主要成分：柴油發(fā)動機 5、清潔燃燒和減少維護成本 6、在用資產的有效利用 -37-經濟性和排放指標n經濟性：n發(fā)動機運行成本：降低30%左右n （與天然氣的價格直接相關）。nCO2 排放 降

8、低 30% nSOx排放 降低 95% nNOx排放 降低 20% nPM排放 降低 95% n(與燃燒柴油相比)DDF車輛的排放效果最新研究結果：可以降低顆粒排放：95%-39-改裝后主要燃料 天然氣 先導燃料柴油改裝前：主要燃料 柴油DDFDDF改裝究竟要做些什么改裝究竟要做些什么? ? “ 雙燃料 ” 發(fā)動機 “ 柴油 ” 發(fā)動機將柴油機轉換成雙燃料發(fā)動機。將柴油機轉換成雙燃料發(fā)動機。40安裝三個LNG氣瓶-41- 雙燃料發(fā)動機更改要點雙燃料發(fā)動機更改要點大型DDF發(fā)動機改裝典型實例排氣系排氣系統(tǒng)統(tǒng)Air/Gas 進進氣系氣系統(tǒng)統(tǒng)燃油燃油噴噴射系射系統(tǒng)統(tǒng)缸缸頭頭活塞活塞連連桿桿更改前更改

9、前更改后更改后-42-DDF發(fā)動機結構框圖 A主控制器（Fuel, Gas）S鎮(zhèn)壓了的空氣增壓器Air空濾水空冷排氣Gas Admission Valve氣閥控制器轉速傳感器截斷閥燃氣讓其壓力調節(jié)閥油箱油泵噴油泵CamA活塞噴油器調速器去渦輪增壓器DDF發(fā)動機燃氣燃燒行程 LNGLNG發(fā)動機的動力和效率不斷提升發(fā)動機的動力和效率不斷提升近年來研發(fā)的天然氣發(fā)動機的效率已經可以和同等的柴油機相比美。 LNG 發(fā)動機的燃燒范圍 過濃爆震相對于燃起來說，空氣量過多或過少都不行。此外，輸出功率越高，可以運行的范圍越窄。必須調整空燃比。DDF發(fā)動機的燃燒特點 1、先導噴射柴油的燃燒； 2、在想到噴射的預混

10、合區(qū)域內甲烷的燃燒； 3、火焰通過甲烷空氣混合氣的傳播過程； 4、剩余燃氣的體積點火的可能性。根據(jù)負載和多個參數(shù)，其中每個部分將有助于為不同程度的累積熱釋放。術語柴油替代率來量化每個燃料能源供應總量的貢獻。它在圖7中進一步說明。 Cat 399 fuel curve on engine with modified pistons and aftercooling Fuel curve of typical conversion where knock limit is cause for measurable gas fuel limiting Fuel curve on ECI Mitsub

11、ishi test engine, Low BMEP rating provides higher replacements http:/ 互換性雙方向燃料発電機雙方向燃料発電機製品雙方雙方向燃料発電機向燃料発電機雙方向雙方向燃料発電機燃料発電機製造業(yè)者後方。覧最役立情報選。、我選択雙方向燃料発電機雙方向燃料発電機関係製品pvc黒 , 検出器 , 耐火 近提供。更新日付:2014-04-20 中國DDF發(fā)電機組推向國際 : CCEC Cummins KTA38-G 燃料: 0#天燃 燃料裝置: PT (G) - EFC : Heinzmann 安定作動狀態(tài)下最高取替率: 65%-70% 可変的

12、作動狀態(tài)下最高取替率: 50%-55% 消費(50%取替率): 77L/hr 天燃(50%取替率): 86m3/hr 博世公司：推動DDF產業(yè)發(fā)展博世將推動中國 DDF產業(yè)DDF系統(tǒng)是高壓共軌系統(tǒng)與天然氣系統(tǒng)的智能組合，排放可以達到歐六標 準。另外博世擁有其核心技術和完善的售后服務網絡。博世公司從1927年成功推出柴油機燃油系統(tǒng)，促進柴油機產業(yè)成功走向全世界，成為柴油機產業(yè)的第二座里程碑。在其后的將近100年的時間內，博世公司以其強大的技術力量和經濟實力，為柴油機事業(yè)的發(fā)展做出巨大貢獻，是名符其實的柴油機燃料系統(tǒng)領袖企業(yè)。1998年，第一個裝配有博世系統(tǒng)的火花塞點火式天然氣發(fā)動機在歐洲上市；2

13、006年，博世巴西公司研究 出雙燃料天然氣技術；2008年，隨國外發(fā)動機進入到中國市場的裝有博世系統(tǒng)的單燃料火花塞點火式天然氣發(fā)動機投放中國市場。博世公司在柴油共軌系統(tǒng)和天然氣供給系統(tǒng)方面都是卓有成果的。DDF系統(tǒng)正是柴油和天然氣系統(tǒng)的智能組合，具有特殊的優(yōu)勢。博世公司已經研發(fā)成功的EG4或EGC10控制單元是DDF系統(tǒng)的主要零部件。對于單燃料和雙燃料系統(tǒng)，都具有很好適用性 在歐洲市場，商用車主要以柴油燃料系統(tǒng)，在北美和南美市場上，中型和輕型車比較廣泛采用天然氣，在中國市場上，主要是重型商用車采用天然氣發(fā)動機。國家發(fā)改委在上調天然氣出廠基準價的文件中指出，理順車用天然氣 與汽油比價關系。各地要

14、按照與90號汽油最高零售價格不高于0.75：1的比價關系，理順車用天然氣價格，保持車用氣的合理比價。博世從1998年開始供應天然氣動力系統(tǒng)，目前已經在 全球市場累計銷售了超過60萬套。在中國作為提供系統(tǒng)及專業(yè)服務的供應商，將持續(xù)致力于服務日益增長的市場和行業(yè)需求。2013年9 月9 日，在第十二屆中國國際內燃機及零部件展覽會上，博世推出一款新動力技術柴油- 天然氣雙燃料系統(tǒng)。博世公司的DDF控制系統(tǒng)概況北京擁有世界最大天然氣公交車隊。北京今年新增的天然氣公交車也將超過3000 輛根據(jù)“十二五”規(guī)劃，天然氣加氣站從2000 座增加至5000 座。目前柴油車加油站有上百萬個，搭載雙燃料系統(tǒng)發(fā)動機的

15、車輛， 在遇到沒有氣供給的情況下，也能正常的行駛，因為它可以通過柴油機來輸出動力。此外，當用了一段時間以后，將這輛車作為二手車交易出去，比如賣到農村去，它也是極具價值的，仍是一臺優(yōu)質的柴油車。柴油跟汽油相比，我們從油耗的角度講是節(jié)省30%。再加天然氣燃燒效率好一點，在此基礎上效率還有10% 到15% 的提高。在一份博世提供的資料中，20102015年，中國天然氣的供應能力、進口量、管道運輸能力、新增天然氣儲量等都會有大跨度的發(fā)展，由此也形成 了博世的基本判斷天然氣在中國汽車領域的應用將被列為優(yōu)先發(fā)展之列。尤其是與國外天然氣車型比例結構有些不同的是，當前包括卡車和客車在內，中重型 天然氣商用車已

16、成為中國市場未來的主導發(fā)展方向。市場調查公司更是預測：20122017年，中國中重型天然氣商用車的復合年均增長率將高達26%。而 看到中國未來將實施更加多元化的國家能源戰(zhàn)略，更可以說是博世準備出擊天然氣市場的重大政策依托。 康明斯的康明斯的DDFDDF發(fā)動機發(fā)動機用于鉆井、壓裂等作業(yè)中，減少柴油的用量，降低排放DDF大型發(fā)電機組 我們已經基本上掌握了將大型柴油機發(fā)電系統(tǒng)改造成DDF發(fā)電機組的技術。 大型DDF發(fā)電機組的主要特點是： （1） 節(jié)約運行成本； （2） 柴油機結構不變，輸出功率不降低； （3） 燃料靈活：雙燃料或柴油均可運行； （4） 操作安全、排放明顯降低； （5） 機組壽命更長，

17、維護服務周期更長。 DDF大型發(fā)電機組照片發(fā)電機組燃料消耗及成本的比較五、沃爾沃沃爾沃FMFM系列系列 DDFDDF重卡重卡FMFM系列油甲烷柴油重卡的特點系列油甲烷柴油重卡的特點 最近，沃爾沃公司推出了新型FM系列甲烷柴油重卡這就是油氣混雙燃料重卡，即DDF。 和普通柴油機相比，特殊部分： 1.安裝了多個氣體噴射閥； 2.特殊燃料箱:使天然氣保持液態(tài)、 適當?shù)膲毫?140的暖水瓶； 3.一個經過改動的觸媒轉化器。FM系列-沃爾沃油氣重卡-DDF 該車型的實地測試于2010年在瑞典和英國進行。 沃爾沃卡車公司在全球首次推出滿足歐5排放標準的柴油天然氣混雙燃料（DDF）發(fā)動機。 沃爾沃卡車公司

18、表示：“這一獨特技術使我們可以將天然氣的優(yōu)勢與柴油機的高燃油效率相結合，從而使發(fā)動機的燃油效率比火花塞點火式發(fā)動機高出30-40%，因此，配備此款發(fā)動機的卡車節(jié)油性能要遠遠高于傳統(tǒng)卡車?！盕M系列-沃爾沃油氣重卡-DDF 沃爾沃卡車公司的測試試驗表明： 可靠性甲烷柴油技術可以提供與傳統(tǒng)柴油發(fā)動機同樣高的可靠性。 操縱性類似于傳統(tǒng)的柴油重卡。 油氣自動切換如果液化氣用完，系統(tǒng)將自動轉換為柴油。儀表盤上的控制燈將提醒駕駛人員。FM系列-沃爾沃油氣重卡-DDF 1. 沃爾沃聲稱：在柴油機中使用液化天然氣，成功地實現(xiàn)了重卡在長途運輸作業(yè)中的應用。這在歐洲是首創(chuàng)。 2. 與柴油機相比，天然氣技術可以減少

19、10 %碳排放量。長遠來看，提高天然氣使用率已成為沃爾沃卡車公司邁出的重要一步，以求實現(xiàn)進一步減少二氧化碳排放量。 3. 它的節(jié)油技術被廣為接受； 4. 大大降低了長途運輸中的碳排放量。 FM系列-沃爾沃油氣重卡-DDF 新型FM系列甲烷柴油重卡的一例： 最大功率的發(fā)動機（D13C） 最大活動范圍：車貨總重40噸的重卡，保持正常行駛，燃料箱中存儲的LNG可行駛500公里。 天然氣替代率：可達75%，其余是柴油。 天然氣和柴油比率根據(jù)汽車實時工況調整?；?本 參 數(shù)最大馬力460 馬力最大扭矩2300 Nm氣 缸131-158壓 縮 比 17.8排放水平 歐-5D13C油氣混雙燃料（DDF）發(fā)動機特性參數(shù)沃爾沃MF13油氣混雙燃料發(fā)動機的特性FM系列-沃爾沃油氣重卡-DDF 與傳統(tǒng)的天然氣點燃式發(fā)動機相比，PM系列： 效率：可以提高30至40； 燃油耗：降低25。 與柴油機相比：省油30%或更高； 排放：比柴油機的排放更低。FM系列-沃爾沃油氣重卡-DDF 沃爾沃FM系列油氣混雙燃料（DDF）重卡將首先在歐洲銷售。最先進入天然氣基礎設施相對完善的荷蘭、英國和瑞典。 計